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CEI BioTic Granada

Universidad de Granada | Consejo Superior de Investigaciones Científicas | Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud de Granada

Nº 16 Noviembre de 2014

Aplicaciones de las técnicas de digitalización 3D y sistemas de realidad virtual en el CEI BioTic

Virtum Graphics S.L., una empresa participante en proyectos seleccionados en la I y II Convocatoria "Compromiso con la Investigación y el Desarrollo" del CEI BioTic Granada

Imagen de previsualizacion de la noticia Editorial Pedro Cano, Germán Arroyo y Juan Carlos Torres

Virtum Graphics S.L. es una empresa de base tecnológica, spin-off de la Universidad de Granada que surge en el seno del Laboratorio de Realidad Virtual del Grupo de Investigación en Informática Gráfica, con el objetivo de poner al alcance de la sociedad las últimas tecnologías en el ámbito de la informática gráfica y la realidad virtual. Se crea en el año 2011 como mecanismo de transferencia de conocimiento y tecnología del grupo, que, con una trayectoria de más de quince años de experiencia, es pionero en informática gráfica en Andalucía.

Diseñamos mundos virtuales que, mediante dispositivos de visualización estereoscópica y seguimiento del movimiento del usuario, generan una sensación de inmersión e interacción total con el escenario. Gracias a la tecnología y precisión que ofrecen los escáneres 3D, obtenemos la geometría y el color de objetos reales de cualquier tamaño, generando modelos tridimensionales de gran resolución. Usamos las técnicas más novedosas dentro del campo de la Informática Gráfica para ofrecer soluciones adaptadas a la naturaleza del problema a resolver y de la información que se desea representar o manipular.

A continuación mostramos algunos de los trabajos realizados para proyectos de la I y II convocatoria “Compromiso con la investigación y el desarrollo” del CEI BioTic en los que la empresa ha participado como agregada y colaborado directamente en su desarrollo.

  • 1. Puesta en valor del proceso de restauración y conservación de la Fuente de los Leones de la Alhambra a partir de registrado con escáner láser

En la intervención en el conjunto de la Fuente de los Leones, el Patronato de la Alhambra y Generalife desde hace años ha usado la digitalización 3D como otra herramienta complementaria de documentación. En este proyecto se planteó la necesidad de obtener mediante estas técnicas un modelo exacto del estado final del conjunto monumental, y el diseño de una aplicación interactiva que sirviera para poner en valor el proceso de restauración llevado a cabo sobre los modelos obtenidos.

Para esto se ha diseñado e implementado la tecnología necesaria para construir aplicaciones gráficas que, utilizando técnicas de visualización e interacción especiales, sirvan para dar a conocer todo el trabajo de restauración realizado y ayudar a la difusión de dicho proceso, tanto para el público general como para el especializado.

digitilizacin-3d-1 Imagen 1. Visualización inmersiva del Patio de los Leones virtual

Podemos movernos libremente por el modelo virtual del patio, permitiendo seleccionar elementos de la escultura para visualizarlos en detalle. Se pueden estudiar con detalle cada uno de los modelos de las esculturas y de la taza, en este caso permitiendo también estudiar la inscripción lateral con el poema, navegando por sus versos. La aplicación permite también comparar los modelos de los leones para estudiar sus similitudes y diferencias.

digitilizacin-3d-2 Imagen 2. Aplicación interactiva para visualizar el estado final de la Fuente de los Leones

digitilizacin-3d-3 Imagen 3. Inspección interactiva de las esculturas de los Leones

  • 2. Desarrollo y aplicación de un instrumento basado en realidad virtual, como técnica analgésica adjunta en procedimientos médicos

En colaboración con investigadores de los grupos de investigación “Psicofisiología Humana y Salud” de la UGR, el trabajo realizado fue el desarrollo de métodos tecnológicamente avanzados, basados en realidad virtual, de intervención sobre el dolor consecuencia de procedimientos médicos.

El dolor es una experiencia que incluye aspectos sensoriales, emocionales y sociales. Recientemente se ha comenzado a emplear la realidad virtual como una forma de disminuir la sensación dolorosa. El software desarrollado en el proyecto está constituido por 3 entornos virtuales, para inducir estados de relajación y emociones positivas:

- Entornos de quietud, indicados para intervenciones médicas que no impliquen ningún tipo de sensación específica (procedimientos dentales o intervenciones ambulatorias).

- Entornos de frescor, para intervenciones médicas que impliquen sensaciones de quemazón (quimioterapia, curas en quemados…).

- Entornos cálidos, indicados para intervenciones médicas en que las sensaciones de calidez puedan favorecer el bienestar del paciente (procedimientos de fisioterapia, rehabilitación deportiva, etc.) .

digitilizacin-3d-4 Imagen 4. Entornos virtuales creados para inducir estados de relajación

Como sistema de visualización se empleó el sistema de bajo coste Oculus Rift, y para facilitar la interacción se empleó el sistema Leap Motion, un sensor que permite interactuar con el entorno a base de gestos en el aire.

digitilizacin-3d-5 Imagen 5. Sistema de visualización inmersiva e interacción gestual desarrollado en el proyecto

El software ya ha sido evaluado por un conjunto de expertos y se encuentra en fase de evaluación por la población general, mediante el uso de autoinformes y técnicas fisiológicas.

  • 3. Vehículos aéreos no tripulados para la digitalización automática de fachadas de edificios históricos

Desarrollado en colaboración con Intelligenia Dynamics, CAR Sierra Nevada, Junta de Andalucía, y el Patronato de la Alhambra y Generalife, este proyecto tenía como objetivos solucionar problemas existentes al escanear edificios mediante escáneres 3D. El proceso de creación de modelos tridimensionales a partir de muestras tomadas por escáneres es bastante costoso en medios y recursos, además de los problemas de accesibilidad propias de estos dispositivos. Recientemente se han desarrollado algoritmos para la reconstrucción de nubes de puntos 3D a partir de fotografías, aunque existen problemas para la reconstrucción de superficies con precisión.

En este proyecto se presentó un prototipo de dispositivos autónomos de vuelo (o UAVs) para que, por medio de un software de reconstrucción 3D, permitieran su uso en el escaneo de fachadas o edificios en 3D, mostrando así su aplicación en la reconstrucción 3D de edificios históricos. Para ello se diseñó un UAV ligero propio de bajo coste, se probaron distintos algoritmos para la reconstrucción de nubes de puntos y creación de superficies a partir del vídeo o fotografías tomadas por este dispositivo y se resolvieron varios problemas de ingeniería, tales como vibraciones, frecuencia/sincronización de disparo del dispositivo, vuelo autónomo, etc.

digitilizacin-3d-6 Imagen 6. Modelo 3D obtenido a partir de fotografías

Como resultado del proyecto se entregaron una interfaz y un software que permitía automatizar parámetros y simplificar el proceso de reconstrucción usando como entrada el conjunto de fotogramas tomado por el dispositivo UAV.